基于盤(pán)扣式腳手架在地鐵車站高支模中的應(yīng)用

王仁德

（中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，北京 100000）

城市軌道交通是我國(guó)城市化發(fā)展的重要組成部分，也是城市軌道交通建設(shè)的重要組成部分。隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）具有快速、安全等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)城市軌道交通運(yùn)輸工程。但是，當(dāng)TBM 過(guò)站時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)地鐵站施工造成一定的影響。因此，為降低TBM 及相關(guān)設(shè)備對(duì)已建車站的沖擊，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)哪０逯误w系。此時(shí)，盤(pán)扣式腳手架在地鐵車站高支模中可以發(fā)揮不可替代的作用。為此，有必要結(jié)合具體案例對(duì)其進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)及施工工藝的要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 工程概況介紹

蘇州地鐵七號(hào)線一期工程走向?yàn)橛杀毕蚰希瑢⑾喑菂^(qū)、工業(yè)園區(qū)及吳中區(qū)三個(gè)主要的城區(qū)連接起來(lái)，這條線路與現(xiàn)存的五條線路均可互相換乘，是蘇州地方交通網(wǎng)的主干。該地鐵線起于相城區(qū)的新通橋站，止于吳中區(qū)的湖東站，全線總長(zhǎng)約58.5 km。該工程部分的招標(biāo)范圍為三座明挖車站及三個(gè)盾構(gòu)區(qū)間，本標(biāo)段線路全長(zhǎng)約32.7 km。

尹中路南站為地下二層島式車站。該站全長(zhǎng)478.3 m，其中標(biāo)準(zhǔn)區(qū)寬度20.7 m，站臺(tái)寬度12 m，為兩層、兩跨的鋼架結(jié)構(gòu)。在有效月臺(tái)的中間段，底部的埋設(shè)深度大約為16.9 m。該車站為明挖順層，部分蓋挖順層，頂部覆蓋土層厚度為3.1 m，整個(gè)車站占地25 812.16 m2。

澄湖東路站是蘇州軌道交通二號(hào)線24 個(gè)站點(diǎn)之一，同時(shí)也是未來(lái)11 號(hào)線的換乘站點(diǎn)。該站位于吳中區(qū)光福鎮(zhèn)，為地下二層島式車站，采用明挖順作法進(jìn)行施工。該站標(biāo)準(zhǔn)節(jié)斷面的寬度為22.7 m，端頭井?dāng)嗝娴膶挾葹?7.4 m，有效月臺(tái)斷面的寬度為14 m，有效月臺(tái)中部斷面的底部埋設(shè)深度為17.1 m。該站采取地下二層（換乘節(jié)點(diǎn)段三層）兩柱三跨封閉框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。車站施工總長(zhǎng)度為262.6 m。車站采用明挖順作施工，車站基坑開(kāi)挖分為三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段主要進(jìn)行基坑支護(hù)和土方開(kāi)挖；第二階段主要進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工；第三階段主要進(jìn)行車站附屬結(jié)構(gòu)的施工。在局部跨車站中還會(huì)在其上設(shè)置預(yù)制蓋板，車站頂板的覆蓋厚度為3.0 m。

楓津路站是該線第25 個(gè)站臺(tái)，車站為地下二層島式站臺(tái)，站臺(tái)長(zhǎng)度為186.3 m。標(biāo)準(zhǔn)區(qū)斷面寬度為30.2 m，端頭井口斷面寬度為32.55 m，底部埋設(shè)深度為19.9m。主樓采用二層、二柱、三跨封閉式框架，占地面積為14473.56m2。附屬結(jié)構(gòu)具體包含了3個(gè)出入口和2 個(gè)風(fēng)亭。除了1 號(hào)外掛風(fēng)亭組外，其他結(jié)構(gòu)均為車站頂板頂出。1 號(hào)出入口的位置為楓津路站北側(cè)地塊，位于北側(cè)地塊內(nèi)的金山路和楓津路交叉口位置，北側(cè)金山路有楓津路小學(xué)、楓津路幼兒園等學(xué)校和居民區(qū)，南側(cè)地塊內(nèi)有華冠汽車市場(chǎng)、中達(dá)物流中心等商業(yè)和居住區(qū)。2 號(hào)出入口位于東側(cè)地塊內(nèi)，位于楓津路小學(xué)和楓津路幼兒園之間的道路上，東側(cè)緊鄰中達(dá)物流中心。3 號(hào)出入口位于西側(cè)地塊內(nèi)，與2 號(hào)出入口垂直設(shè)置。

2 基于盤(pán)扣式腳手架在地鐵車站高支模的專項(xiàng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則及方法概述

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，便于施工的原則。在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，應(yīng)盡可能降低工程造價(jià)。在高支模施工中，為使高支模的施工實(shí)現(xiàn)安全、快速、優(yōu)質(zhì)的基本要求，施工單位應(yīng)對(duì)高支模的設(shè)計(jì)、施工應(yīng)予以高度重視。結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)就地鐵車站高支模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)總結(jié)如下。

模板支撐系統(tǒng)是保證模板支撐系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。主要包括腳手架和鋼管支撐兩部分。腳手架部分主要由立桿、水平桿、斜撐、剪刀撐及其他部件組成；鋼管支撐部分由鋼管和扣件組成，其中鋼管應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管腳手架》（GB50233-2009）中的規(guī)定。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足工程實(shí)際要求，且需方便施工。為此，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持技術(shù)先進(jìn)合理，安全可靠，滿足承載力要求等基本點(diǎn)。設(shè)計(jì)要點(diǎn)中，應(yīng)當(dāng)注意與建筑結(jié)構(gòu)或主體結(jié)構(gòu)連接牢固；搭設(shè)合理，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造可靠；材料選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）中的規(guī)定。在施工過(guò)程中，要特別注意對(duì)模板支撐系統(tǒng)的檢查和維護(hù)。應(yīng)經(jīng)常檢查腳手架和鋼管支撐體系是否有損壞、變形；扣件和螺栓是否松動(dòng)；操作平臺(tái)上的所有金屬部件是否有腐蝕現(xiàn)象；架體上的安全防護(hù)設(shè)施是否齊全；附著支承、斜拉桿、剪刀撐等連接件是否齊全；鋼絲繩是否松脫或損壞；架體上的各種鋼管模板支撐體系的布置是否合理。

2.2 支架構(gòu)造

應(yīng)用“型鋼門架+盤(pán)扣式手架”，所使用的門架均屬于Q23 鋼，包括125 b 工字鋼、250 mm×250 mm 型鋼兩種，采用承插型盤(pán)扣式腳手架。這種模板支撐體系主要有以下優(yōu)點(diǎn)：一是節(jié)點(diǎn)抗扭能力強(qiáng)，滿足承載力要求；二是穩(wěn)定可靠，不會(huì)因偶然荷載作用而變形；三是搭拆快捷，不受外界天氣等自然環(huán)境因素的影響；四是節(jié)約用鋼量，降低施工成本；五是使用壽命長(zhǎng)，可以重復(fù)使用多次。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的持續(xù)優(yōu)化，在上述車站的實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，綜合考量各種因素，采用“型鋼門架+盤(pán)扣式腳手架”模板支撐體系。

在實(shí)際施工中，要注意每個(gè)鋼架之間的間隔是0.75 m。在車站橫梁及中柱的兩側(cè)，分別設(shè)置兩個(gè)密排鋼架，密排鋼架之間的間隔是0.375 m。125 b 工字鋼斜撐的使用，不僅有利于提高鋼門架整體穩(wěn)定性，而且極大地減少受力節(jié)點(diǎn)剪力與彎矩。H 形立柱上，應(yīng)用H250×250 立柱作為中板載荷的承重構(gòu)件，工字鋼斜撐的應(yīng)用，有利于提升其抗彎折性能，傳統(tǒng)的施工結(jié)構(gòu)中，門架、混凝土因材質(zhì)不同，常出現(xiàn)裂縫。因此為避免出現(xiàn)傾覆的情況，在橫向支撐地面上有必要增加一個(gè)縱向水平的鋼管。此鋼管長(zhǎng)度為3.5 m，間隔為75 cm。在搭接時(shí)，應(yīng)注意搭接長(zhǎng)度不應(yīng)比門架的間距小。

承插型盤(pán)扣式立桿前后距離設(shè)置為900 mm，左右距離設(shè)置為1 200 mm，根據(jù)中板梁支架，具備按照600 mm 設(shè)置。水平橫桿的步距為1.0 m，頂部橫桿的步距為0.5 m，當(dāng)立桿的自由端大于650 mm 時(shí)，對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)型調(diào)節(jié)。新增的橫向水平桿是在原有水平桿件的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)橫桿，其步距（高）為750 mm，應(yīng)用Φ48 mm×3.5 mm 鋼管搭建。其中，使用扣件連接鋼管，縱向水平桿采用承插型盤(pán)扣式扣件連接，設(shè)置1.0 m 高度，位于桿件的最下面，要求水平桿離地小于等于55 cm。

2.3 連接方式

按照型鋼門架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可包括7 個(gè)單元。采用螺栓或焊接方式連接節(jié)點(diǎn)，3～6 單元采用M22螺栓，余下的1 單元、2 單元采用焊接方式施工。采用螺栓方式焊接的連接的位置，型鋼間應(yīng)增設(shè)直徑為24 mm 連接板。采用焊接的位置，須達(dá)到焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，型鋼間須使用全角焊縫滿焊，焊接高度要求達(dá)到8 mm 以上，型鋼、支撐架間的焊縫高達(dá)要求達(dá)到6 mm 以上。

2.4 結(jié)構(gòu)計(jì)算

應(yīng)用有限元分析軟件midasGen2019 版計(jì)算結(jié)構(gòu)，按照工程設(shè)計(jì)圖紙要求，構(gòu)建有限元模型，對(duì)其截面強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析檢驗(yàn)。從本項(xiàng)目的具體情況出發(fā)，對(duì)影響在支架上的載荷進(jìn)行了分析：①腳手架載荷+頂板混凝土載荷取26 kN/m；②選擇11 kN/m 的中板恒荷載；③以5 kN/m 為中心板活荷載；④將18 kN 用于中間縱梁上的兩個(gè)中心的恒定載荷；⑤以2 kN 為活載荷。從以上結(jié)果可以看出，在基礎(chǔ)組合的情況下，立柱底部的最大垂直反作用力達(dá)到209 kN，對(duì)角線支撐的最大垂直反作用力達(dá)到192 kN，鋼梁末端最大垂直作用力達(dá)到37 kN，在各項(xiàng)合力的作用下，結(jié)構(gòu)組合應(yīng)力須達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，不能存在過(guò)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)垂直點(diǎn)最大位移量-12 mm，略小，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，方案繞跨比1/288。

3 基于盤(pán)扣式腳手架在地鐵車站高支模的施工工藝

3.1 預(yù)埋連接鋼板

仰拱側(cè)墻實(shí)際澆筑過(guò)程中，采用混凝土澆筑的緣故，需對(duì)兩邊墻體連接處鋼筋、鋼板進(jìn)行焊接。為此，在施工前應(yīng)利用全站儀對(duì)連接鋼板的埋設(shè)位置進(jìn)行測(cè)量，隨后預(yù)埋。需要注意的是，靠近側(cè)墻位置的預(yù)埋鋼板應(yīng)緊挨模板，仰拱預(yù)埋鋼板表面處于水平位，保持與混凝土表面一致。待混凝土完成澆筑后，需對(duì)埋設(shè)于鋼板上殘留混凝土進(jìn)行清理，防止因此而生銹。

3.2 H 型鋼柱搭設(shè)

采用16 t 吊機(jī)進(jìn)行H 型鋼柱豎向吊裝。在實(shí)際的吊裝過(guò)程中，必須保證豎向立柱、仰拱預(yù)埋部件之間的精準(zhǔn)對(duì)接。在豎向吊裝前，先用全站儀重新測(cè)量仰拱預(yù)埋板的標(biāo)高，如發(fā)現(xiàn)標(biāo)高不夠，可以在柱腳和仰拱的連接板之間加一塊鋼板，隨后用滿焊接的方法來(lái)連接。如果標(biāo)高太高，就需要對(duì)柱子做相應(yīng)的裁剪，以減小立柱的高度。同時(shí)，在此過(guò)程中也要考慮到預(yù)留的沉降量。另外，在立柱安裝時(shí)還要考慮型鋼門架的頂部標(biāo)高、設(shè)計(jì)標(biāo)高、立柱截面尺寸與混凝土柱截面尺寸之間的偏差。在立柱安裝完成后，首先要確保其垂直度達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。根據(jù)《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50303-2015）第8.5.1 條規(guī)定：“柱垂直度偏差應(yīng)符合下列規(guī)定：（一）H/10 m 以上柱垂直度偏差應(yīng)不大于1%；在H/10 m 以下柱垂直度偏差應(yīng)不大于1%。”因此，當(dāng)柱高H 大于或等于10 m 時(shí)，柱軸線垂直度允許偏差等于H 除以1 000，當(dāng)柱高低于10 m，偏差不得超過(guò)25 mm。

3.3 工字鋼桁架安裝

作業(yè)平臺(tái)架設(shè)好以后，方可進(jìn)行工字鋼桁搭設(shè)。采用水準(zhǔn)儀對(duì)出型鋼架頂面標(biāo)高，同時(shí)放線，而后依據(jù)放線情況，搭設(shè)工字鋼桁。在工字鋼桁各個(gè)單元支撐安裝過(guò)程中，嚴(yán)格控制軸線位移，切勿出現(xiàn)碰撞，對(duì)于緊挨地面的結(jié)構(gòu)，接觸面需達(dá)到70%，在整個(gè)施工的過(guò)程中，對(duì)構(gòu)件之間的連接要出現(xiàn)碰撞的情況發(fā)生，同時(shí)，要謹(jǐn)防相應(yīng)的構(gòu)件發(fā)生位移。在該工字鋼桁架的使用過(guò)程中，一旦結(jié)構(gòu)部件在焊接過(guò)程中，因?yàn)檎`差而出現(xiàn)連接失誤，應(yīng)使用板料進(jìn)行焊接。

3.4 盤(pán)扣式腳手架搭設(shè)

盤(pán)扣式腳手架的搭設(shè)包括支架寄出與支撐搭設(shè)兩個(gè)方面。支架基礎(chǔ)一般為水泥混凝土，底座大多是平坦的，沒(méi)有墊片，可直接使用底部支撐；一旦局部空洞需要墊板時(shí)，在條件允許的情況下，可先采用方木、木楔等結(jié)構(gòu)墊平、壓實(shí)。根據(jù)傳統(tǒng)的施工要求，以200 mm×50 mm 木板為宜。支撐搭設(shè)方面，選擇從中間到兩邊方式進(jìn)行搭設(shè)，按順序依次安裝，中下部安裝時(shí)應(yīng)搭設(shè)拉桿，上部需搭設(shè)可調(diào)式頂托。

對(duì)于可調(diào)節(jié)的底座而言，上托螺桿的伸長(zhǎng)不大于200 mm，插進(jìn)直桿的長(zhǎng)度不少于150 mm。可調(diào)托座從頂部橫梁伸出的高度不應(yīng)大于650 mm，螺桿露出的高度不應(yīng)大于400 mm，可調(diào)托座與豎梁的高度不應(yīng)小于150 mm。

連續(xù)豎向剪刀撐的布置形式分為兩種，一種是在支架的外側(cè)周邊及內(nèi)部布置，另一種是在支架的掃地桿、豎向剪刀撐頂部交點(diǎn)平面上布置。剪刀撐桿件底部頂禁地面，寬度不得低于3～5 m，與相關(guān)支架夾角不得少于45°～60°。

4 結(jié)束語(yǔ)

型鋼門架不僅具有節(jié)點(diǎn)少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，而且方便加工，安裝效率高，更為重要的是型鋼門架占地面積少，對(duì)地基要求低，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。文章以蘇州地鐵七號(hào)線一期工程為例，分析盤(pán)扣式腳手架在地鐵車站高支模建設(shè)中的具體應(yīng)用。通過(guò)對(duì)上述案例的詳細(xì)分析，理清了盤(pán)扣式腳手架的專項(xiàng)設(shè)計(jì)與施工工藝要點(diǎn)。盤(pán)扣式腳手架的應(yīng)用，既保證了施工的連續(xù)性，又避免了窩工現(xiàn)象的發(fā)生。不僅有助于確保施工的持續(xù)性，而且防止窩工，有效緩解工期緊張壓力，極大地提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)類似工程施工起到較好的參考價(jià)值。